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Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle.
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Die
DE 10 2016 213 138 A1 zeigt eine Batteriezelle mit mehreren Gehäusekomponenten, die an gegenüberliegenden Stoßflächen durch einen Klebeverbund dicht miteinander verklebt sind.
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Die
EP 3 196 955 B1 zeigt ein Batteriemodul mit einem Gehäuse und Zwischenwänden.
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Die US 2011 / 0 171 507 A1 zeigt eine Batterie mit gestapelten Elektroden in Aufrollung und einer Gehäusekappe.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine neue Batteriezelle bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs.
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Eine Batteriezelle weist ein Gehäuse, eine Elektrodenstapelanordnung und mindestens ein Anschlusselement auf, welche Elektrodenstapelanordnung im Gehäuse angeordnet ist und erste Elektrodenanordnungen und zweite Elektrodenanordnungen aufweist, welches Gehäuse eine quaderförmige Grundform mit einer ersten Gehäuseseite, einer zweiten Gehäuseseite, einer dritten Gehäuseseite, einer vierten Gehäuseseite, einer fünften Gehäuseseite und einer sechsten Gehäuseseite aufweist, welche erste Gehäuseseite zur zweiten Gehäuseseite entgegengesetzt vorgesehen ist, welche dritte Gehäuseseite zur vierten Gehäuseseite entgegengesetzt vorgesehen ist, welche fünfte Gehäuseseite zur sechsten Gehäuseseite entgegengesetzt vorgesehen ist, welche ersten Elektrodenanordnungen erste Elektroden und erste Streifenelemente aufweisen, welche zweiten Elektrodenanordnungen zweite Elektroden und zweite Streifenelemente aufweisen, welches mindestens eine Anschlusselement elektrisch leitend ausgebildet ist, von einer Außenseite des Gehäuses kontaktierbar ist und elektrisch mit den ersten Streifenelementen oder zweiten Streifenelementen verbunden ist, welches mindestens eine Anschlusselement ein erstes Anschlusselement umfasst, welches erste Anschlusselement an der ersten Gehäuseseite vorgesehen ist und elektrisch mit den ersten Streifenelementen verbunden ist, welches Gehäuse ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil umfasst, welches erste Gehäuseteil mit dem ersten Anschlusselement über eine erste Verbindung und mit dem zweiten Gehäuseteil über eine zweite Verbindung verbunden ist, wobei
- - die erste Verbindung,
- - die zweite Verbindung, oder
- - die erste Verbindung und die zweite Verbindung
als Klebeverbindung ausgebildet sind.
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Die Ausbildung als Klebeverbindung ermöglicht eine vergleichsweise freie Materialwahl bei den Bauteilen, und es wird eine gute Wärmeübertragung ermöglicht. Zudem ermöglicht das erste Gehäuseteil einen guten Wärmetransport zwischen dem Anschlusselement und dem zweiten Gehäuseteil, und über die verbundenen Streifenelemente ist auch ein guter Wärmetransport von der Innenseite der Batteriezelle zum Anschlusselement möglich. Zusammen ergibt sich eine Batteriezelle mit guten Wärmeleitungseigenschaften. Zudem ermöglichen Klebeverbindungen eine Dichtigkeit, für die bisher üblicherweise eine Schweißverbindung oder eine Klemm-/Stemmverbindung erforderlich war. Die Klebeverbindungen ermöglichen größere Toleranzen, da auch größere Fugen geschlossen werden können. Zudem kann der Montagevorgang kraftfrei erfolgen, und die Anzahl der Montageschritte kann reduziert werden. Ein weiterer Vorteil gegenüber dem Schweißen ist, dass beim Kleben kein Wärme- und Schmutzeintrag durch das Schweißen erfolgt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen
- - die erste Verbindung,
- - die zweite Verbindung, oder
- - die erste Verbindung und die zweite Verbindung
zumindest abschnittsweise mindestens eine Klebefläche auf. Eine Klebefläche ermöglicht eine gute Klebeverbindung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen
- - die erste Verbindung,
- - die zweite Verbindung, oder
- - die erste Verbindung und die zweite Verbindung
zumindest abschnittsweise mindestens zwei zusammenhängende Klebeflächen auf, welche mindestens zwei zusammenhängenden Klebeflächen einen Winkel zueinander aufweisen. Zwei nicht parallele, zusammenhängende Klebeflächen ermöglichen eine sehr gute Klebeverbindung und eine prozesssicher fluiddicht herstellbare Klebeverbindung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die mindestens zwei zusammenhängenden Klebeflächen jeweils zwischen dem ersten Gehäuseteil einerseits und dem Anschlusselement bzw. dem zweiten Gehäuseteil andererseits ausgebildet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform überlappt das erste Gehäuseteil bei
- - der ersten Verbindung,
- - der zweiten Verbindung, oder
- - der ersten Verbindung und der zweiten Verbindung
zumindest abschnittsweise mit dem ersten Anschlusselement oder mit dem zweiten Gehäuseteil. Eine solche Überlappung ermöglicht in bevorzugter Weise eine prozesssicher herstellbare Klebeverbindung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind
- - die erste Verbindung,
- - die zweite Verbindung, oder
- - die erste Verbindung und die zweite Verbindung
als gasdichte Verbindungen ausgeführt. Durch die erste und zweite Verbindung gelangt also kein Gas in das Gehäuse hinein oder aus diesem heraus, und die Dichtigkeit ist über eine solche Verbindung gut herstellbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das erste Gehäuseteil einen ersten Werkstoff auf, welcher erste Werkstoff ein elektrisch nichtleitender Werkstoff ist, insbesondere ein keramischer Werkstoff oder ein Kunststoff. Ein solcher Werkstoff erhöht die Sicherheit vor Kurzschlüssen und erlaubt die Verwendung eines elektrisch leitenden zweiten Gehäuseteils.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Gehäuseteil zumindest abschnittsweise auf der vierten Gehäuseseite vorgesehen. Bei dieser seitlichen Anbringung kann eine gute Kühlwirkung erzielt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bildet das erste Gehäuseteil zumindest abschnittsweise die erste Gehäuseseite und die vierte Gehäuseseite aus. Das erste Gehäuseteil bildet somit nicht nur die erste Gehäuseseite aus, sondern mindestens eine weitere benachbarte Gehäuseseite.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Gehäuseteil durch die zweite Verbindung zumindest abschnittsweise auf der vierten Gehäuseseite mit dem zweiten Gehäuseteil verbunden. Das zweite Gehäuseteil kann hierdurch einfacher ausgebildet werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich das zweite Gehäuseteil zumindest abschnittsweise auf die dritte Gehäuseseite, auf die vierte Gehäuseseite, auf die fünfte Gehäuseseite und auf die sechste Gehäuseseite. Ein solches umlaufendes Gehäuse ermöglicht eine einfache Montage.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Gehäuseteil zumindest abschnittsweise auf der dritten Gehäuseseite, auf der vierten Gehäuseseite, auf der fünften Gehäuseseite und auf der sechsten Gehäuseseite durch die zweite Verbindung mit dem zweiten Gehäuseteil verbunden. Eine solche umlaufende Verbindung ermöglicht eine gute Abdichtung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das zweite Gehäuseteil einen zweiten Werkstoff auf, welcher zweite Werkstoff ein metallischer Werkstoff ist. Ein metallischer Werkstoff wie Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder Stahl ermöglicht eine sehr gute Kühlwirkung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der erste Werkstoff mindestens einen Werkstoff auf aus der ersten Werkstoffgruppe bestehend aus:
- - Polyethylen,
- - Polypropylen,
- - Polyamid,
- - Polyethylenterephthalat,
- - Polybutylenterephthalat,
- - Phenoplaste,
- - Epoxidharze,
- - Aluminiumoxid,
- - Aluminiumnitrid,
- - Berylliumoxid,
- - Zirconium(IV)-Oxid,
- - Titan(IV)-Oxid,
- - Siliciumcarbid,
- - Siliciumnitrid,
- - Bornitrid, und
- - Borcarbid.
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Dies sind gut geeignete Kunststoffe und Keramiken, wobei Keramiken eine besonders gute Wärmeleitung ermöglichen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht das erste Gehäuseteil zu mindestens 50 % aus dem ersten Werkstoff, bevorzugt zu mindestens 60 %, weiter bevorzugt zu mindestens 70 %, weiter bevorzugt zu mindestens 80 % und besonders bevorzugt zu mindestens 90 %. Dies ermöglicht eine gute Wärmeleitung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das mindestens eine Anschlusselement ein zweites Anschlusselement, welches zweite Anschlusselement elektrisch mit den zweiten Streifenelementen verbunden ist, welches Gehäuse ein drittes Gehäuseteil umfasst, welches dritte Gehäuseteil einen dritten Werkstoff aufweist, und welches dritte Gehäuseteil mit dem zweiten Anschlusselement über eine dritte Verbindung und mit dem zweiten Gehäuseteil über eine vierte Verbindung verbunden ist. Hierdurch wird ein vorteilhafter Aufbau der Batteriezelle ermöglicht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Anschlusselement an der zweiten Gehäuseseite vorgesehen. Diese Ausbildung ermöglicht einen platzsparenden Anschluss der ersten und zweiten Elektrodenanordnungen auf entgegengesetzten Seiten und kurze Kontaktierungswege mit damit verbundenem niedrigem elektrischem Widerstand und guter Wärmeleitfähigkeit.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der dritte Werkstoff ein elektrisch nichtleitender Werkstoff, insbesondere ein keramischer Werkstoff oder ein Kunststoff. Dies hat die Vorteile wie beim ersten Werkstoff.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht das dritte Gehäuseteil zu mindestens 50 % aus dem ersten Werkstoff, bevorzugt zu mindestens 60 %, weiter bevorzugt zu mindestens 70 %, weiter bevorzugt zu mindestens 80 % und besonders bevorzugt zu mindestens 90 %. Dies ermöglicht eine gute Wärmeleitung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das mindestens eine Anschlusselement Kupfer oder eine Kupferlegierung auf. Kupfer und Kupferlegierungen sind gute Wärmeleiter und elektrische Leiter und haben sich als vorteilhaft erwiesen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die ersten Elektroden positiv und die zweiten Elektroden negativ, oder umgekehrt. Die Aufteilung auf die Anschlusselemente wird hierdurch vorteilhaft ausgenutzt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat die Batteriezelle einen IP-Schutz der Schutzklasse IP67 oder höher nach DIN EN 60529.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Streifenelemente auf der Innenseite des Gehäuses mit dem zugeordneten Anschlusselement verbunden. Diese Ausführungsform bietet einen Schutz des Verbindungsbereichs und erhöht die Lebensdauer der Batteriezelle.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform haben das erste Gehäuseteil und/oder das dritte Gehäuseteil Kontakt zu mindestens einem ersten Streifenelement oder zweiten Streifenelement. Dies ist aufgrund der Isolierwirkung des ersten Gehäuseteils und/oder des dritten Gehäuseteils möglich, und die Streifenelemente ermöglichen einen sehr guten Wärmetransport im Hinblick auf die Elektroden.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen sowie aus den Unteransprüchen. Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Es zeigt:
- 1 in schematischer Darstellung von oben eine Batteriezelle,
- 2 in schematischer Darstellung von vorne die Batteriezelle von 1,
- 3 in schematischer Darstellung von links die Batteriezelle von 1,
- 4 in einer Seitenansicht eine Elektrodenanordnung,
- 5 in einer Draufsicht die Elektrodenanordnung von 4,
- 6 in einer in Längsrichtung geschnittenen Darstellung die Batteriezelle von 1,
- 7 in schematischer Draufsicht von oben die Batteriezelle von 1 mit einer ersten Ausführungsform eines Gehäuseteils,
- 8 in schematischer raumbildlicher Darstellung die Batteriezelle von 7, und
- 9 in schematischer Draufsicht von oben die Batteriezelle von 1 mit einer zweiten Ausführungsform eines Gehäuseteils.
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Im Folgenden sind gleiche oder gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden üblicherweise nur einmal beschrieben. Die Beschreibung ist figurenübergreifend aufeinander aufbauend, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden.
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1 zeigt eine Batteriezelle 20 von oben. Die Batteriezelle 20 ist als prismatische Zelle ausgebildet, und sie hat ein Gehäuse 30, ein Anschlusselement 38 und ein Anschlusselement 39.
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Das Gehäuse 30 hat eine quaderförmige Grundform mit einer Gehäuseseite 31 (oben), einer Gehäuseseite 33 (links), einer Gehäuseseite 34 (rechts), einer Gehäuseseite 35 (vorne) und einer Gehäuseseite 36 (hinten). Die Gehäuseseite 33 ist zur Gehäuseseite 34 entgegengesetzt vorgesehen, sie liegen also auf entgegengesetzten Seiten des Gehäuses 30. Die Gehäuseseite 35 ist zur Gehäuseseite 36 entgegengesetzt vorgesehen. Das Anschlusselement 38 ist an der Gehäuseseite 33 vorgesehen und auf der Gehäuseseite 33 von außen kontaktierbar. Das Anschlusselement 39 ist an der Gehäuseseite 34 vorgesehen und auf der Gehäuseseite 34 von außen kontaktierbar. Die Batteriezelle 20 kann über die Anschlusselemente 38, 39 elektrische Energie bereitstellen, und die Anschlusselemente 38, 39 können auch als Pole bezeichnet werden.
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2 zeigt die Batteriezelle 20 von 1 in einer Darstellung von der Gehäuseseite 35 (vorne).
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Der Gehäuseseite 31 (oben) entgegengesetzt ist die Gehäuseseite 32 (unten) vorgesehen.
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3 zeigt die Batteriezelle 20 von 1 in einer Darstellung von der Gehäuseseite 33 (links). Auf der Gehäuseseite 33 sind eine Gehäuseteil 23 und das Anschlusselement 38 vorgesehen.
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4 zeigt in einer Seitenansicht eine Elektrodenanordnung 51 bzw. 52, welche eine Elektrode 61 bzw. 62 und ein Streifenelement 55 bzw. 56 aufweist. Derartige Streifenelemente 55, 56 werden im Englischen als „tab“ bezeichnet und dienen zur Kontaktierung der Elektrode 61 bzw. 62.
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Die Elektrode 61 bzw. 62 hat eine Längsrichtung 91 und eine Querrichtung 92 quer zur Längsrichtung 91.
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5 zeigt in einer schematischen Draufsicht die Elektrodenanordnung 51, 52 von 4.
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Die Elektrodenanordnung 51 bzw. 52 weist eine Folie 53 auf, die auch als Ableiterfolie bezeichnet wird und als elektrischer Leiter einen Stromfluss ermöglicht. Im Bereich der Elektrode 61, 62 ist auf einer Seite der Folie 53 bzw. auf beiden Seiten eine Aktivmaterialschicht 54 vorgesehen. Die Dicke 93 der Elektrode 61, 62 liegt bevorzugt im Bereich 15 µm bis 2 mm.
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Das Streifenelement 55 bzw. 56 ist bevorzugt zumindest bereichsweise oder vollständig frei von der Aktivmaterialschicht 54, da dieser Bereich zum einen nicht wirksam für die galvanische Zelle ist und zum anderen auch üblicherweise schlechter elektrisch leitend ist als die Folie 53. Zudem hat das Streifenelement 55 bzw. 56 ohne die Aktivmaterialschicht 54 eine geringere Dicke 94 als im Bereich der Elektrode 61 bzw. 62, und dies ermöglicht ein besseres Biegen des Streifenelements 55 bzw. 56 und einen kompakteren Aufbau im Kontaktierungsbereich mit dem zugeordneten Anschlusselement 38 bzw. 39.
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Die Dicke 94 liegt bevorzugt im Bereich 4 µm bis 50 µm.
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Bevorzugt ist die Batteriezelle als Lithium-Ionen-Batteriezelle ausgebildet.
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Hierbei weist die positive Elektrodenanordnung 51 bevorzugt eine Folie 53 aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung auf, und die Aktivmaterialschicht 54 weist bevorzugt ein Aktivmaterial auf wie
- - Lithium-Cobalt(III)-Oxid,
- - Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxid,
- - Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminium-Oxid, oder
- - Lithiumeisenphosphat.
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Die negative Elektrodenanordnung 52 weist bevorzugt eine Folie 53 aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung auf, und die Aktivmaterialschicht 54 weist bevorzugt ein Aktivmaterial auf wie
- - Graphit,
- - nanokristallines, amorphes Silicium,
- - Lithiumtitanat, oder
- - Zinndioxid.
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Die Aktivmaterialschichten 54 können jeweils zusätzlich Additive aufweisen.
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Die Batteriezelle 20 kann auch als ein anderer Zelltyp aufgebaut werden, beispielsweise als
- - Natrium-Schwefel-Batteriezelle,
- - Nickel-Eisen-Batteriezelle, oder
- - Nickel-Zink-Batteriezelle.
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Bevorzugt ist die Batteriezelle 20 wiederaufladbar, und eine solche Batteriezelle 20 wird auch als Sekundärzelle oder Sekundärelement bezeichnet.
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Die Elektrodenanordnung 51 kann auch negativ und die Elektrodenanordnung 52 positiv ausgebildet werden, so dass das Anschlusselement 38 negativ und das Anschlusselement 39 positiv ist.
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6 zeigt die Batteriezelle 20 von oben in einem Längsschnitt.
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Im Gehäuse 30 ist eine Elektrodenstapelanordnung 50 vorgesehen, und die Elektrodenstapelanordnung 50 weist die Elektrodenanordnungen 51 und die Elektrodenanordnungen 52 auf. Zwischen den Elektroden 61 der Elektrodenanordnungen 51 und den Elektroden 62 der Elektrodenanordnungen 52 sind bevorzugt Separatoren 63 vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel sind immer abwechselnd Elektroden 61 und Elektroden 62 vorgesehen. Es ist auch möglich, zumindest teilweise - bspw. in der Mitte - zwei gleiche Elektroden 61 oder zwei gleiche Elektroden 62 benachbart zueinander vorzusehen.
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Im Gehäuse 30 ist zudem ein Elektrolyt 64 vorgesehen, um einen lonenfluss zu ermöglichen.
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Die Elektroden 61 und 62 erstrecken sich in ihrer Längsrichtung 91 zwischen der Gehäuseseite 33 und der Gehäuseseite 34. Die Längsrichtung 91 kann also relativ zu den Gehäuseseiten 33, 34 definiert werden. Alternativ kann die Längsrichtung 91 relativ zu den Anschlusselementen 38, 39 definiert werden, da diese an den Gehäuseseiten 33, 34 vorgesehen sind. Bevorzugt erstrecken sich alle Elektroden 61, 62 in die gleiche Längsrichtung 91. Die Längsrichtung 91 kann aber auch zumindest teilweise etwas unterschiedlich sein. Die Streifenelemente 55 der Elektrodenanordnungen 51 sind auf der der Gehäuseseite 33 zugeordneten Seite positioniert, und die Streifenelemente 56 sind auf der der Gehäuseseite 34 zugeordneten Seite positioniert.
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Das Anschlusselement 38 ist über die Streifenelemente 55 mit den Elektroden 61 elektrisch verbunden, und das Anschlusselement 39 ist über die Streifenelemente 56 mit den Elektroden 62 elektrisch verbunden. Hierbei sind eine erste Mehrzahl 551 der ersten Streifenelemente 55 und eine zweite Mehrzahl 552 der ersten Streifenelemente 55 mit dem ersten Anschlusselement 38 verbunden, und eine erste Mehrzahl 561 der zweiten Streifenelemente 56 und eine zweite Mehrzahl 562 der zweiten Streifenelemente 56 sind mit dem zweiten Anschlusselement 39 verbunden.
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Die Anschlusselemente 38, 39 weisen bevorzugt Kupfer oder eine Kupferlegierung auf. Diese Werkstoffe ermöglichen eine gute Wärmeleitung, und sie haben einen niedrigen elektrischen Widerstand.
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Das Gehäuse 30 definiert eine Innenseite 21 und eine Außenseite 22. Die Anschlusselemente 38, 39 sind von der Außenseite 22 des Gehäuses 20 kontaktierbar.
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Das Gehäuse 30 hat bevorzugt das Gehäuseteil 23, ein Gehäuseteil 24 und ein Gehäuseteil 25. Die Gehäuseteile 23 und 24 weisen bevorzugt einen ersten Werkstoff auf, welcher erste Werkstoff ein elektrisch nichtleitender Werkstoff ist, insbesondere ein keramischer Werkstoff oder ein Kunststoff. Hierdurch wirken die Gehäuseteile 23, 24 als Isolatoren, und dies ermöglicht eine vergleichsweise freie Materialwahl für das Gehäuseteil 25. Insbesondere wird ein Kurzschluss der beiden Anschlusselemente 38, 39 über ein ggf. elektrisch leitfähiges Gehäuseteil 25 verhindert. Metalle sind aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit gut geeignet als Werkstoff für das Gehäuseteil 25, beispielsweise Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder Titan. Die Isolierung des Gehäuses 30 gegenüber den Anschlusselementen 38, 39 ist insbesondere bei einer Reihenschaltung von Batteriezellen vorteilhaft, da bei einer solchen Reihenschaltung die einzelnen Anschlusselemente 38, 39 auf einer vergleichsweise hohen Spannung gegenüber dem Bezugspunkt am Chassis eines Fahrzeugs sein können.
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Das Gehäuseteil 23 ist mit dem Anschlusselement 38 über eine Verbindung 101 und mit dem Gehäuseteil 25 über eine Verbindung 102 verbunden. Das Gehäuseteil 24 ist mit dem Anschlusselement 39 über eine Verbindung 103 und mit dem Gehäuseteil 25 über eine Verbindung 104 verbunden.
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Der erste Werkstoff ist bevorzugt ein Kunststoff aus der Werkstoffgruppe bestehend aus:
- - Polyethylen,
- - Polypropylen,
- - Polyamid,
- - Polyethylenterephthalat,
- - Polybutylenterephthalat,
- - Phenoplaste, und
- - Epoxidharze.
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Der erste Werkstoff ist bevorzugt ein keramischer Werkstoff aus der Werkstoffgruppe bestehend aus:
- - Aluminiumoxid,
- - Aluminiumnitrid,
- - Berylliumoxid,
- - Zirconium(IV)-Oxid,
- - Titan(IV)-Oxid,
- - Siliciumcarbid,
- - Siliciumnitrid,
- - Bornitrid, und
- - Borcarbid.
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Diese Werkstoffe ermöglichen eine vergleichsweise gute Wärmeübertragung und eine elektrische Isolation.
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Das Gehäuseteil 23 und das Gehäuseteil 24 können auch aus unterschiedlichen ersten Werkstoffen ausgebildet sein.
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Bevorzugt bestehen die Gehäuseteile 23, 24 zu mindestens 50 % aus dem ersten Werkstoff, bevorzugt zu mindestens 60 %, weiter bevorzugt zu mindestens 70 %, weiter bevorzugt zu mindestens 80 % und besonders bevorzugt zu mindestens 90 %.
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Das zweite Gehäuseteil 25 ist bevorzugt zumindest abschnittsweise auf der vierten Gehäuseseite 36 vorgesehen, und weiter bevorzugt erstreckt es sich zumindest abschnittsweise auf die dritte Gehäuseseite 35, auf die vierte Gehäuseseite 36, auf die fünfte Gehäuseseite 31 und auf die sechste Gehäuseseite 32.
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Bevorzugt bildet das erste Gehäuseteil 23 zumindest abschnittsweise die erste Gehäuseseite 33 und die vierte Gehäuseseite 36 aus, und besonders bevorzugt bildet das erste Gehäuseteil 23 zumindest abschnittsweise die erste Gehäuseseite 33, die dritte Gehäuseseite 35, die vierte Gehäuseseite 36, die fünfte Gehäuseseite 31 und die sechste Gehäuseseite 32 aus.
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Bevorzugt ist das erste Gehäuseteil 23 zumindest abschnittsweise auf der vierten Gehäuseseite 36 mit dem zweiten Gehäuseteil 25 verbunden, und besonders bevorzugt ist es zumindest abschnittsweise auf der dritten Gehäuseseite 35, auf der vierten Gehäuseseite 36, auf der fünften Gehäuseseite 31 und auf der sechsten Gehäuseseite 32 mit dem zweiten Gehäuseteil 25 verbunden.
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Die Anschlusselemente 38, 39 sind schematisch angedeutet. Im Folgenden kommen konkrete Ausführungsbeispiele für die Anschlusselemente 38, 39 und die Verbindung mit den Gehäuseteilen 23, 24.
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7 zeigt die Batteriezelle 20 mit der Elektrodenstapelanordnung 50, dem Anschlusselement 38 und den Gehäuseteilen 23, 25. Das Anschlusselement 38 erstreckt sich von der Außenseite 22 des Gehäuses 30 durch das Gehäuse 30 hindurch auf die Innenseite 21 des Gehäuses 30. Das Anschlusselement 38 ist mit den Streifenelementen 55 der ersten Elektrodenanordnungen 51 bzw. mit den Streifenelementstapeln 551 und 552 elektrisch und mechanisch verbunden, beispielsweise durch eine Schweißung. Das Anschlusselement 38 kann zweiteilig ausgebildet sein.
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Das Gehäuseteil 23 ist mit dem Anschlusselement 38 über die erste Verbindung 101 und mit dem Gehäuseteil 25 über die zweite Verbindung 102 verbunden. Im Ausführungsbeispiel sind die erste Verbindung 101 und die zweite Verbindung 102 als Klebeverbindungen ausgebildet, es kann aber auch nur eine der beiden Verbindungen 101, 102 als Klebeverbindung ausgebildet sein.
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Die erste Verbindung 101 und die zweite Verbindung 102 weisen bevorzugt zumindest abschnittsweise mindestens eine Klebefläche 111, 112, 113, 114 und weiter bevorzugt genau eine einzige Klebefläche 111 oder 112 bzw. 113 oder 114 auf. Das Vorsehen einer einzigen Klebefläche kann den Klebeprozess vereinfachen.
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Die erste Verbindung 101 und die zweite Verbindung 102 weisen bevorzugt zumindest abschnittsweise mindestens zwei zusammenhängende Klebeflächen 111, 112 bzw. 113, 114 auf, welche mindestens zwei zusammenhängenden Klebeflächen 111, 112 bzw. 113, 114 einen Winkel 120 zueinander aufweisen. Die Klebeflächen 111, 112 bzw. 113, 114 sind also nicht parallel sondern schräg zueinander. Der Winkel 120 liegt bei beiden Verbindungen 101, 102 bevorzugt im Bereich 20° bis 160°. Die Qualität der Klebeverbindungen 111, 112 und die Prozesssicherheit können durch den Winkel 120 erhöht werden.
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Das erste Gehäuseteil 23 überlappt bevorzugt bei der ersten Verbindung 101 und/oder der zweiten Verbindung 102 zumindest abschnittsweise mit dem ersten Anschlusselement 38 oder mit dem zweiten Gehäuseteil 25. Hierdurch ergeben sich mindestens zwei Klebeflächen 111, 112 bzw. 113, 114 an der Stirnseite und an der Seite der Bauteile.
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Im Ausführungsbeispiel hat das Anschlusselement 38 einen Kragen 381, welcher eine Überlappung ermöglicht.
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Das Gehäuseteil 23 ist als Formteil mit einer Stufe im Bereich der Verbindung 102 ausgebildet.
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Durch die Ausbildung der ersten Verbindung 101 und der zweiten Verbindung 102 als Klebeverbindungen können diese vorteilhaft als gasdichte Verbindungen ausgeführt werden. Dies ist insbesondere im Hinblick auf das Elektrolyt 64 im Gehäuse 30 vorteilhaft, vgl. 6.
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8 zeigt in raumbildlicher Darstellung die Batteriezelle von 7 in einem Längsschnitt. Das Anschlusselement 38 ist im Ausführungsbeispiel als Profilteil ausgebildet, es hat also zumindest abschnittsweise in einer Richtung (hier parallel zu den Streifenelementen 55) ein gleich bleibendes Profil. Dies ermöglicht eine gute elektrische Verbindung mit den Streifenelementen 55.
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9 zeigt in einer Draufsicht eine weitere Ausführungsform der Batteriezelle 20, bei der das Gehäuseteil 23 eine andere Ausformung aufweist. Das Gehäuseteil 23 des quaderförmigen Gehäuses 30 verringert gegenüber der Ausführungsform von 7 den Hohlraum im Innenraum 21 des Gehäuses 30. Hierdurch ist es näher an den Streifenelementen 55, und es kann eine verbesserte Wärmeübertragung zwischen den Streifenelementen 55 und dem Gehäuseteil 23 stattfinden. In einer bevorzugten Ausführungsform hat das Gehäuseteil 23 Kontakt zu mindestens einem Streifenelement 55.
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Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfältige Abwandlungen und Modifikationen möglich.
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Die Ausführungsbeispiele wurden an mehreren Stellen ausschließlich anhand des Anschlusselements 38 und des Gehäuseteils 23 erläutert. Bevorzugt gelten alle Ausführungen entsprechend für das Anschlusselement 39 und das Gehäuseteil 24. Alternativ können das Anschlusselement 39 und das Gehäuseteil 24 unterschiedlich ausgebildet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016213138 A1 [0002]
- EP 3196955 B1 [0003]
- DE 102014206897 A1 [0004]
- EP 2333869 A1 [0004]
- EP 2399307 B1 [0006]
- DE 60114893 T2 [0006]